DE3743010A1 - Aussengewindeteil und sicherungsbefestigungselement mit einem derartigen aussengewindeteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Außengewindeteil und Sicherungs­ befestigungselemente entsprechend den Oberbegriffen der nebengeordneten Ansprüche 1 bzw. 6 und 11. Die Erfindung befaßt sich mit Befestigungselementen, insbesondere mit vibrationsfesten Sicherungsbefestigungselementen, bei wel­ chen zum Hemmen des Lösens des Befestigungselements eine Reihe von verformten Gewindegängen verwendet wird.

Preßsitze zwischen einem Außenbefestigungselement, wie einem Bolzen oder einer Schraube, und seinem aufnehmenden Teil sind seit langem zur Vergrößerung des zur Entfernung des Befestigungselements notwendigen Drehmoments verwendet worden, um dadurch unbeabsichtigtes Lösen infolge von Vibration zu verhindern. Anfänglich sind zusätzliche Ele­ mente wie Sicherungsscheiben u. dgl. verwendet worden, welche die Herstellungs- und Zusammenbaukosten vergrößern. Nicht­ kreisförmige Gewindeformen und unterschiedliche Gewinde­ steigungen sind ebenfalls zur Erhöhung des zur Entfernung des Befestigungselements erforderlichen Drehmoments benutzt worden. Derartige Gestaltungen erfordern jedoch spezielle Werkzeuge und Herstellungsschritte zur Vervollständigung des Befestigungselements.

Verformungen der Gewindespitzen sind ebenfalls schon ver­ wendet worden, um den Preßsitz zwischen dem Befestigungs­ element und der Mutter hervorzurufen. Meistens wird ein Außenbefestigungselement mit normaler Gewindeform in Ver­ bindung mit einer Mutter mit verformten oder abgestumpften Gewindeformen benutzt, derart, daß bei der Anbringung der Mutter an dem Bolzen die Gewindespitzen graduell verformt werden, um den Preßsitz zu erzeugen. Gewöhnlich jedoch sind solche Befestigungselemente nur einmal verwendbar, weil die Verformung nicht rückgängig gemacht werden kann. Abstumpfung der Gewindeformen des Befestigungsbolzens sind auch schon eingesetzt worden, um einen Preßsitz hervorzurufen. Solche Vorrichtungen sind vorteilhaft, weil sie mit normalen Befestigungsmuttern oder einer Gewindebohrung verwendet werden können. Diese Typen von Befestigungselementen sind jedoch abhängig von unterschiedlichen Gewindeformen über die Gesamtlänge des Befestigungselements oder über die anfäng­ lichen Gänge. Wegen der unterschiedlichen Natur der Ver­ formungen werden die Herstellkosten wesentlich vergrößert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Überwindung der Nachteile der bekannten Sicherungsbefestigungselemente eine Vorrichtung bereitzustellen, welche einfach ist, kosten­ günstig herzustellen ist und dennoch den erforderlichen Preß­ sitz vorsieht, um ein Lösen infolge von Vibration zu ver­ hindern.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Kennzeichnungsteile der nebengeordneten Patentansprüche 1, 6 und 11 gelöst.

Das erfindungsgemäße Befestigungselement enthält drei Zonen von Gewindeformen zur Erzeugung des notwendigen Preßsitzes. Die erste und die dritte Zone bestehen aus normalen Gewinde­ formen, um den Zusammenbau mit dem aufnehmenden Teil zu erleichtern bzw. um die Spezifikationen der Gesamtgewinde­ länge für das Befestigungselement zu erfüllen. Die zweite oder Zwischenzone enthält eine Mehrzahl von deformierten Gewindespitzen die zum Zusammenwirken mit den normalen Gewindeformen des aufnehmenden Teils ausgebildet sind, um einen Preßsitz hervorzurufen. Vorzugsweise besteht die Zwischenzone abhängig von den Drehmomentserfordernissen aus zwei bis acht aufeinanderfolgenden Gewindegängen. Die ver­ formten Gewindespitzen sind teilweise abgeflacht, konzentrisch mit dem Hauptkörper des Gewindeteils. Der Prozentsatz der Verformung hängt ab von den herrschenden Drehmomentserfor­ dernissen des Teils.

Die Verformung der Gewindespitzen wird so durchgeführt, daß das Gesamtvolumen des Gewindes erhalten bleibt. Auf diese Weise werden die Gewindespitzen beim Zusammenfügen des Befestigungselements mit dem aufnehmenden Teil nach Maßgabe der Gestalt der aufnehmenden Gewindeform zurückver­ formt, wodurch ein fester Preßsitz gebildet wird.

Weitere Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile der vorlie­ genden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigeschlossenen Zeichnungen hervor.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in welchen entsprechende Bezugszahlen sich auf ähnliche Teile in allen Ansichten beziehen und in welchen

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt darge­ stellte Seitenansicht eines gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Befestigungselements ist,

Fig. 2 eine partielle Schnittansicht eines Teil der Gewindegänge des Befestigungselements der vorlie­ genden Erfindung ist und

Fig. 3 eine partielle Schnittansicht eines Teils der Gewindegänge des Befestigungselements in Vereinigung mit einem aufnehmenden Befestigungs­ element ist.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Dort ist ein Sicherungsbefestigungselement 10 dargestellt, das die vor­ liegende Erfindung verkörpert und meistens einen Kopf 12 von irgendeiner bekannten Gestaltung und einen Schaft oder Außengewindeteil 14 mit einer Schraubengewindeform aufweist. Vorzugsweise besitzt die Gewindeform eine im wesentlichen gleichbleibende axiale Gewindesteigung. Zusätzlich umfaßt jeder Gewindegang eine Spitze 16 und einen Grund 18, von denen der Kerndurchmesser entlang der Länge des Gewinde­ teils 14 gleichbleibend ist. Das Befestigungselement 10 ist zur Aufnahme in einem Innengewindeteil 20 ausgebildet und weist eine normale Schraubengewindeform mit kon­ ventionellen Querschnittsgestaltungen der Spitze 22 und des Grundes 24 auf (Fig. 3). Beispiele solcher Innengewinde­ teile umfassen herkömmliche Befestigungsmuttern und Gewinde­ bohrungen.

Das Außengewindeteil 14 enthält drei Gewindezonen entlang seiner Länge. Die erste Zone A wirkt als Eingriffszone zur Erleichterung des Zusammenfügens des Außenteils 14 mit dem aufnehmenden Teil 20, wie gut bekannt ist. Vorzugsweise enthält die Eingriffszone A mindestens einen Gang von nor­ malen Schraubengewindeformen, obwohl diese Anzahl in Ab­ hängigkeit von den Spezifikationen des Befestigungselements erhöht werden kann.

Die Zwischengewindezone B enthält eine Mehrzahl von nach­ folgenden Gewindegängen und stellt das Befestigungselement 10 mit seinen vibrationsfesten Drehmomentsmerkmalen dar. Die Gewindespitzen der Zwischenzonengewindegänge 30 sind gleich­ mäßig abgeflacht, parallel zu oder konzentrisch mit den Gründen 18 des Teils 14. Wie am besten aus Fig. 2 hervor­ geht, besitzen die Spitzen 32 der Gewindegänge 30 eine im wesentlichen rechtwinklige Querschnittsgestalt mit einer flachen Außenfläche 34 und Seitenwänden 35, welche sich senkrecht zu der flachen Außenfläche 34 einwärts er­ strecken, um auf die normal geneigten Flanken 38 der Gewindeform 30 aufzutreffen. Eine Verformung der Gewinde­ spitzen 32 wird auf solche Weise durchgeführt, daß im wesentlichen das Gesamtvolumen der individuellen Gewinde­ gänge 30 aufrechterhalten wird, so daß die Gewindespitzen 32 nach Maßgabe der aufnehmenden Gewindeform zurückverformt werden, wenn das Befestigungselement 10 mit einem Aufnahme­ element zusammengefügt wird. In der bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung ist jeder der Gewindegänge 30 in der Zwischenzone B gleichmäßig abgeflacht, so daß die Außen­ flächen 34 jedes Gewindegangs miteinander gleichmäßig sind und alle den gleichen Abstand von der Grundfläche 18 aufweisen. Weiterhin liegt der Durchmesser der Außen­ flächen 34 vorzugsweise zwischen 90% und 98% des Durch­ messers der voll ausgeformten Gewindespitzen, abhängig von den Drehmomentserfordernissen des Befestigungselements. Zusätzlich besteht die Zwischenzone B aus zwei bis acht aufeinanderfolgenden Gewindegängen, abhängig von den herrschen­ den Drehmomentserfordernissen, die für das Befestigungs­ element 10 vorgeschrieben sind.

Wie wiederum aus Fig. 1 hervorgeht besteht die dritte Gewindezone C ebenfalls aus einer Mehrzahl von normalen Schraubengewindeformen, welche die Endgänge des Befestigungs­ elements 10 bilden. Die Anzahl der Gewindegänge der Zone C hängt ab von den Erfordernissen der Gesamtgewindelänge für das Befestigungselement 10. Die dritte Gewindezone C endet mit dem Bolzenkopf 12.

Wie nunmehr aus Fig. 3 hervorgeht, wird der Preßsitz beim Einführen des Bolzenbefestigungselements 10 innerhalb des aufnehmenden Teils 20 hervorgerufen. Über die ersten wenigen Drehungen des Außengewindeteils 14 wirken die Gewindegänge von Zone A mit den Gewindeformen des aufnehmenden Teils 20 in herkömmlicher Weise zusammen. Wenn die abge­ flachten Gewindegänge 30 der Zone B zum Eingriff mit dem aufnehmenden Teil 20 gelangen, werden die rechtwinkligen Spitzen 32 durch deren Wechselwirkung verformt, um im wesentlichen der Gestalt des Grundes 24 zu entsprechen. Da jedoch konventionelle Gewindeformen mit einem bestimmten Betrag eines Abdrängungsabstandes (leeway space) versehen sind um eine gleichförmige Verschraubung zu gestatten, heben die verformten Spitzen gemäß der vorliegenden Erfin­ dung diesen Abstand zur Hervorrufung des Preßsitzes auf. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein Teil des herkömmlichen Abdrängungsabstandes 40 in dem Bereich der abgeflachten Gewindespitze 32 beseitigt, so daß die Gewindespitze 32 gleichzeitig den gegenüberliegenden Flanken der Innen­ gewindeform anliegt. Wegen der gleichgerichteten Wechsel­ wirkung des Außenteils 14 innerhalb des aufnehmenden Teils 20 wird die Gewindespitze 32 auf eine solche Weise verformt, daß die Anlaufseite 42 des Gewindes 30 sich in vollem Kontakt mit der Innengewindeform befindet, während nur der Spitzenbereich 32 der Ablaufseite 44 in Berührung mit der Innengewindeform steht und dadurch den Preßsitz hervorruft. Wie vorstehend angemerkt wurde, kann das herrschende Drehmoment des Befestigungselements 10 durch Veränderung des Ausmaßes der Verformung der Gewindespitzen 32 verändert werden.

Claims (12)

1. Außengewindeteil mit über den Hauptbereich seiner Länge gleichbleibender Gewindesteigung und gleichbleibendem Kerndurchmesser, gekennzeichnet durch eine Gewindezone (B) mit einer Mehrzahl von Gewindegängen mit gleichmäßig abge­ flachten, konzentrisch mit den Gewindegründen (18) entlang dieser Gewindezone (B) angeordneten Gewindespitzen (32), die eine im wesentlichen rechtwinklige Querschnittsgestalt auf­ weisen.

2. Außengewindeteil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gewindezone eine zwischen zwei Gewinde­ zonen (A, C) von normalen Schraubengewindeformen angeordnete Zwischenzone (B) ist.

3. Außengewindeteil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchmesser der abgeflachten Gewinde­ spitzen (32) der Zwischenzone (B) entlang der Länge dieser Gewindezone gleichbleibend ist.

4. Außengewindeteil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine der beiden Gewindezonen (A, C) von nor­ malen Schraubengewindeformen zur Erleichterung des Eingriffs des Außenteils (14) mit einem Innengewindeaufnahmeteil (20) eine mindestens den anfänglichen vollständigen Gang des Gewindes (30) umfassende Eingriffszone (A) ist.

5. Außengewindeteil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine der beiden Gewindezonen (A, C) von nor­ malen Schraubengewindeformen mit einem Kopf (12) zum Drehen des Außengewindeteils (14) endet.

6. Sicherungsbefestigungselement, angepaßt zur Auf­ nahme in einem ein normales Schraubengewinde aufweisendes Innengewindeteil, mit einem Außengewindeteil, das eine gleichbleibende axiale Gewindesteigung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewindeteil (14) entlang seiner Länge aus drei axialen Gewindezonen (A, B, C) besteht, umfassend:
eine erste Eingriffszone (A) von normalen Schrau­ bengewindeformen, die sich mindestens durch den anfänglichen vollständigen Gang des Gewindes (30) erstreckt,
eine Zwischenzone (B), die sich durch nachfolgen­ de Gänge des Gewindes (30) erstreckt, wobei die Spitzen (32) der Zwischenzonengewindegänge gleichmäßig abgeflacht sind, konzentrisch mit den Gewindegründen (18) entlang dieser Zwischenzone (B), um dadurch Preßsitz zwischen dem Außen­ teil (14) und dem Innenteil (20) hervorzurufen, und
eine dritte Zone (C) von normalen Schraubenge­ windeformen, die sich durch die Endgänge des Gewindes (30) des Außengewindeteils (14) erstreckt.

7. Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die dritte Gewindezone (C) mit einem Kopf (12) zum Drehen des Außengewindeteils (14) endet.

8. Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zwischengewindezone (B) aus einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Gewindegängen besteht, wo­ bei die Anzahl der Gewindegänge in der Zwischengewinde­ zone (B) den herrschenden Drehmomentserfordernissen des Befestigungselements (10) direkt proportional ist.

9. Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Durchmesser der abgeflachten Gewinde­ spitzen (32) der Zwischengewindezone (B) entlang der Länge dieser Gewindezone (B) bleichbleibend ist und zwischen 0,90 und 0,98 des Spitzendurchmessers der normalen Schraubenge­ windeformen beträgt, wobei der Durchmesser der abgeflachten Gewindespitzen (32) den herrschenden Drehmomentserforder­ nissen des Befestigungselements (10) direkt proportional ist.

10. Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die abgeflachten Gewindespitzen (32) der Zwischengewindezone (B) eine im wesentlichen rechtwinklige Querschnittsgestalt aufweisen.

11. Sicherungsbefestigungselement, angepaßt zur Auf­ nahme in einem ein normales Schraubengewinde aufweisendes Innengewindeteil, mit einem Außengewindeteil, das über den Hauptbereich seiner Länge eine gleichbleibende axiale Ge­ windesteigung und einen gleichbleibenden Kerndurchmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewinde­ teil (14) entlang seiner Länge aus drei axialen Gewinde­ zonen (A, B, C) besteht, umfassend:
eine erste Eingriffszone (A) von normalen Schrau­ bengewindeformen, die sich mindestens durch den anfänglichen vollständigen Gang des Gewindes (30) erstreckt,
eine Zwischenzone (B), die sich durch nach­ folgende Gänge des Gewindes (30) erstreckt, wobei die Spitzen (32) der Zwischenzonengewindegänge gleichmäßig ab­ geflacht sind, konzentrisch mit den Gewindegründen (18) entlang dieser Zwischengewindezone (B), wobei die abge­ flachten Gewindespitzen (32) eine im wesentlichen recht­ winklige Querschnittsgestalt aufweisen, worin der Außen­ durchmesser der abgeflachten Gewindespitzen (32) entlang der Länge der Zwischengewindezone (B) gleichbleibend ist, und
eine dritte Zone (C) von normalen Schraubenge­ windeformen, die sich durch die Endgänge des Gewindes (30) des Außengewindeteils (14) erstreckt.

12. Befestigungselement nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die dritte Gewindezone (C) mit einem Kopf (12) zum Drehen des Außengewindeteils (14) endet.